居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中缺點(diǎn)及優(yōu)化對(duì)策

文/瞿學(xué)勤 甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 甘肅蘭州 730000

1、引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，城市人口數(shù)量在急劇增加，對(duì)于居住建筑的要求也在不斷提升。隨著環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，進(jìn)行節(jié)能的居住建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了人們普遍關(guān)注的話題。這就需要對(duì)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題進(jìn)行分析，并采用針對(duì)性的措施對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)綠色節(jié)能建筑的發(fā)展，這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

2、居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)和問(wèn)題

2.1 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)深度較淺

某些居住建筑雖然進(jìn)行了節(jié)能設(shè)計(jì)，但是其設(shè)計(jì)深度較淺，只是單獨(dú)的在建筑設(shè)計(jì)中有所體現(xiàn)，并沒有嚴(yán)格的進(jìn)行落實(shí)，無(wú)法達(dá)到較好的節(jié)能效果。

2.2 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)形式較單一

從目前情況來(lái)看，居住建筑設(shè)計(jì)更多考慮的是功能方面，對(duì)于節(jié)能方面考慮較少，只是在很簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，沒有全面考慮問(wèn)題。例如對(duì)于建筑外圍護(hù)部分缺少節(jié)能措施，對(duì)于建筑的門窗、屋頂?shù)葲]有進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，從而造成這些部位耗能較多。

2.3 節(jié)能設(shè)計(jì)驗(yàn)收方法不夠完善

對(duì)于居住建筑節(jié)能功效進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需要綜合采用熱工法進(jìn)行，此種方法所采用的檢測(cè)指標(biāo)主要是建筑工程墻體傳熱系數(shù)。雖然此種方法能夠在一定程度上獲得相應(yīng)指標(biāo)，但是具體實(shí)施方式并沒有明確，同時(shí)也缺少必要的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及檢測(cè)規(guī)范，造成所得檢測(cè)效果不及預(yù)期。

2.4 建筑投資和節(jié)能需求無(wú)法匹配

現(xiàn)在很多的居住建筑也進(jìn)行了節(jié)能設(shè)計(jì)，采用了相應(yīng)的節(jié)能建筑材料，但是在具體施工過(guò)程中沒有嚴(yán)格控制投資成本，從而造成建筑成本超預(yù)期，最終造成建筑投資和節(jié)能需求無(wú)法匹配。一旦出現(xiàn)此方面問(wèn)題，施工單位就可能對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行變更，從而造成有效節(jié)能設(shè)計(jì)方案不能落實(shí)，無(wú)法達(dá)到節(jié)能效果。

3、居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)策

3.1 在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中采用BIM技術(shù)

在設(shè)計(jì)工作階段，BIM技術(shù)不僅可以方便快捷地繪制3D模型，還可以提高建筑的可施工性，提高資源能源的利用率，有利于建筑的可持續(xù)性設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的技術(shù)，是在建筑設(shè)計(jì)完成之后，再進(jìn)行能耗分析，相比而言，BIM技術(shù)是在設(shè)計(jì)的初期就利用具備強(qiáng)大兼容性的三維模型，進(jìn)行的能耗分析，這樣一來(lái)，不僅注入可持續(xù)發(fā)展理念，也避免通過(guò)設(shè)計(jì)修改來(lái)降低能耗設(shè)計(jì)需求。除此之外，BIM技術(shù)與多種軟件數(shù)據(jù)兼容，大大提高了設(shè)計(jì)項(xiàng)目的整體質(zhì)量。對(duì)建筑設(shè)計(jì)，利用BIM能耗分析技術(shù)，可以非常直觀的對(duì)比不同朝向方案的初步能耗，既能滿足節(jié)能要求，又能幫助建筑人員確定建筑朝向. 建筑的通風(fēng)散熱在某些濕熱地區(qū)非常重要，可以通過(guò)BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)初期就通過(guò)加大建筑的開口面積或者架構(gòu)建筑底層等方式來(lái)保證痛風(fēng)，又例如為了遮擋夏季強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射，可以利用BIM技術(shù)來(lái)分析建筑進(jìn)深和層高對(duì)自然采光的影響，來(lái)決定建筑的形體樣式。

3.2 保溫隔熱型屋頂

此種屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)主要是采用在屋頂涂刷或者鋪設(shè)不同類型的保溫隔熱材料或者是反射材料，從而達(dá)到保溫節(jié)能的效果。屋頂保溫較為常用的技術(shù)措施主要是將導(dǎo)熱系數(shù)比較小的輕質(zhì)材料（例如玻璃棉、膨脹珍珠巖等等）設(shè)置在屋頂?shù)姆浪畬酉逻呌糜诒?，此種型式的保溫屬于正置式的保溫；或者采用聚苯乙烯泡沫設(shè)置在屋面防水層的上面進(jìn)行保溫，此種型式的保溫屬于倒置式的保溫。

對(duì)于保溫隔熱型屋頂來(lái)說(shuō)，除了通過(guò)保溫材料進(jìn)行保溫之外，也可以采用如下幾種方式的保溫隔熱型屋頂：

第一，絕熱反射膜屋頂。就是將鋁鈦合金氣墊膜鋪設(shè)在屋頂，此種方式能夠有效阻止80%以上的可見光。

第二，節(jié)能屋面瓦屋頂。就是將增強(qiáng)水泥噴涂在發(fā)泡隔熱材料之上用于隔熱。

第三，屋頂反射降溫隔熱屋頂。就是在屋頂鋪設(shè)表面附有鋁箔的卷材或者在屋頂涂刷鋁銀粉用于隔熱。

第四，降溫涂料屋頂。主要是利用熱固性樹脂或者熱塑性數(shù)值以及具有較高反射率的透明無(wú)機(jī)材料制成熱反射涂料來(lái)降溫。

3.3 地源熱能方面的應(yīng)用

地源熱能是非常重要的能源之一，可通過(guò)地源熱泵技術(shù)來(lái)給建筑物內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)提供相應(yīng)的能源，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。相對(duì)于室外溫度存在的較大差異來(lái)說(shuō)，地表之下的溫度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定。在夏季高溫季節(jié)建筑物內(nèi)的溫度相對(duì)較高，相關(guān)設(shè)備就會(huì)將熱量排入到大地內(nèi)，這樣就能夠降低室內(nèi)的溫度。房屋建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中采用此種技術(shù)能夠有效降低能源使用量，同時(shí)對(duì)于環(huán)境沒有較大污染，設(shè)備維護(hù)相對(duì)方便、效力較高。

3.4 使用綠色建筑材料

對(duì)于居住建筑來(lái)說(shuō)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所具有的保熱性能和建筑室內(nèi)熱穩(wěn)定性以及舒適感有著非常緊密的聯(lián)系，會(huì)很大程度上影響居住建筑的能耗?，F(xiàn)階段居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中常用的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在完成施工之后會(huì)再增設(shè)一層保溫層，從而能夠?qū)ν鈬o(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能進(jìn)行一定改善。但是因?yàn)楦邷乇夭牧暇哂斜容^高的成本，因此在其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗非常多的能源。所以在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮綠色建筑材料的使用，這樣能夠在有效降低材料成本的同時(shí)更好的控制建筑能耗。

3.5 墻體節(jié)能方面的設(shè)計(jì)

第一，對(duì)于居住建筑工程來(lái)說(shuō)墻體是最為重要的組成部分，采用節(jié)能環(huán)保型的墻體是居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中最為重要的組成部分。從現(xiàn)階段來(lái)看，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)采用的都是高效保溫墻，此種墻體主要的原料就是火力發(fā)電廠當(dāng)中排放出的粉煤灰，之后采用先進(jìn)的生產(chǎn)方式進(jìn)行加工而成。此種墻體的節(jié)能保溫性能非常卓越，可以將其當(dāng)成建筑物的外圍護(hù)墻。通過(guò)此種環(huán)保節(jié)能技術(shù)能夠有效降低垃圾的排放，對(duì)于環(huán)保具有非常大的促進(jìn)作用。

第二，復(fù)合節(jié)能墻體也是非常重要的節(jié)能設(shè)計(jì)。一般情況下，復(fù)合節(jié)能墻體主要是由傳統(tǒng)的墻體材料和絕熱材料、新型墻體材料復(fù)合組成。在居住建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用此種墻體結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)墻體良好的保溫功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.6 窗戶方面的節(jié)能設(shè)計(jì)

在針對(duì)居住建筑門窗節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要重點(diǎn)關(guān)注如下幾方面問(wèn)題：

第一，對(duì)于建筑窗墻比進(jìn)行有效控制。所謂的建筑窗墻比就是指建筑窗口洞口的面積和建筑立面單元面積之間的比值。按照我國(guó)相關(guān)政策法規(guī)來(lái)說(shuō)，不同朝向的建筑窗墻比是不同的，例如北向的窗墻比在20%以內(nèi)、東向和西向的窗墻比在30%以內(nèi)、南向的窗墻比在35%以內(nèi)；

第二，保證建筑外窗的氣密性，防止冷空氣滲透。例如可以通過(guò)聚乙烯泡沫或者密封膏等形成彈性密封性材料，可以用此材料對(duì)門窗框以及墻體的縫隙實(shí)施密封；

第三，在門內(nèi)填充巖棉板來(lái)加強(qiáng)絕熱性能。建筑窗戶玻璃可以采用中空玻璃，同時(shí)要降低能夠開啟的窗扇面積，并且在一定程度上增加固定玻璃和固定窗扇的面積。除此之外，在窗戶設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行窗型的設(shè)計(jì)也是非常重要的，要保證滿足房屋空間采光以及通氣方面的需求，同時(shí)要按照需求一定程度上增加窗戶的數(shù)量。

4、居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)案例分析

4.1 案例概況

某居住小區(qū)總體建筑面積47.1萬(wàn)m2，主要包括居住用房、中心廣場(chǎng)、幼兒園、小學(xué)、公交始末站以及污水泵站等內(nèi)容。小區(qū)所在區(qū)域的環(huán)境為海洋性季風(fēng)氣候，常年日照、雨水充足，年平均氣溫在21.1℃，年平均風(fēng)速在3.7m/s。另外，小區(qū)建筑會(huì)對(duì)氣流具有一定的導(dǎo)向作用，使得小區(qū)具有良好的通風(fēng)狀況。

4.2 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

第一，單體設(shè)計(jì)。單體設(shè)計(jì)過(guò)程中除了要滿足功能方面以及立面造型需要外，更加要注重窗的節(jié)能設(shè)計(jì)。要確保窗墻面積比滿足《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，平均在0.25以內(nèi)；外門窗可以使用斷熱塑鋼型材生產(chǎn)，氣密性要滿足國(guó)標(biāo)GB/T107-2000標(biāo)準(zhǔn)要求。

第二，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和材料節(jié)能設(shè)計(jì)。鋼筋混凝土墻采用30mm厚的無(wú)機(jī)保溫干粉砂漿內(nèi)保溫復(fù)合墻體系統(tǒng)，外墻要采用面層厚度在200mm以上的鋼筋混凝土墻體，確保傳熱系數(shù)在2.0W/m2k以下，熱惰性指標(biāo)在3.0以上。屋面采用倒置式的屋面保溫隔熱系統(tǒng)，防水層上設(shè)有保溫隔熱層技術(shù)，采用厚度在30mm的絕熱擠塑聚苯乙烯泡沫板作為保溫隔熱層。

第三，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。此工程采用高光效光源作為公共場(chǎng)所照明，采用開啟式直接照明燈具，使得燈具反射罩反射比較高，燈具效率保持在60%以上。在樓梯間、走廊以及門廳等采用節(jié)能型自熄開關(guān)。對(duì)于相關(guān)設(shè)備的水位和整體系統(tǒng)的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照水位和壓力的情況自動(dòng)控制水泵的啟停。

第四，暖通節(jié)能設(shè)計(jì)。采用高效節(jié)能型風(fēng)機(jī)和水泵，確保其運(yùn)行的高效率。采用獨(dú)立控制式空調(diào)系統(tǒng)，不同店面可以按照自己的需要設(shè)定空調(diào)溫度等。

4.3 節(jié)能方案的優(yōu)化

雖然原有方案能夠滿足現(xiàn)有節(jié)能要求，并且簡(jiǎn)單易行，但是其采用的是規(guī)定性指標(biāo)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，一定程度上存在著浪費(fèi)的情況。為了能夠達(dá)到更好的節(jié)能效果，可以采用性能性指標(biāo)的設(shè)計(jì)方式，在保持原有節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案優(yōu)化，原有方案和優(yōu)化方案的差異和節(jié)能對(duì)比如表1、表2所示。

表1 原有方案和優(yōu)化方案的差異

表2 原有方案和優(yōu)化方案節(jié)能率以及能耗對(duì)比

為了能夠有效比對(duì)兩種方案的節(jié)能效果分別對(duì)其進(jìn)行節(jié)能率計(jì)算，所得結(jié)果如圖1所示。

圖1 兩種方案節(jié)能率對(duì)比圖

從圖1中能夠得知，雖然兩種方案都能夠滿足現(xiàn)有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)方面的要求，但是優(yōu)化方案具有更高的節(jié)能率，對(duì)于以后的節(jié)能工作更具有參考性。

結(jié)語(yǔ)：

居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了社會(huì)各方都非常關(guān)心的話題，其符合環(huán)保型社會(huì)的需求。本文主要分析了現(xiàn)階段建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，同時(shí)提出了優(yōu)化對(duì)策，并且通過(guò)案例進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)幼〗ㄖ墓?jié)能設(shè)計(jì)給予一定的參考和建議。